[發明專利]3D打印Ti-PDA-BMP-2骨缺損修復組織工程支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201810616827.3
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108939156B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 姚慶強;王黎明;徐燕;于一帆
• 申請（專利權）人: 南京冬尚生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/34
• 分類號: A61L27/34;A61L27/06;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/56;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發明公開了3D打印Ti?PDA?BMP?2骨缺損修復組織工程支架及其制備方法。本發明3D打印Ti?PDA?BMP?2骨缺損修復組織工程支架由Ti6Al4V粉末通過3D打印技術制備成為具有可控外形、孔隙微結構及理化特性可控的支架，通過纖維表面的聚多巴胺粘附具備骨修復能力的生物因子BMP?2，可用于骨缺損的修復治療。本發明具有結構簡單可靠，外形與微結構可控，表面改性簡便高效，力學性能可靠，生物活性及安全性高，植入方便，創傷小、成本低的優點。

技術領域

本發明屬于骨組織修復及重建領域，涉及3D打印Ti-PDA-BMP-2骨缺損修復組織工程支架及其制備方法。

背景技術

骨缺損的修復和重建是骨科臨床面臨的問題之一。眾所周知，自體骨被認為是骨移植的金標準，但其來源有限且可能導致供給部位的壞死、術后的慢性疼痛、過敏反應和感染等并發癥。而同種異體骨和異種骨由于來源廣泛且不需要額外的手術操作而被廣泛應用，但同時也存在緩慢的整合與重塑、免疫排斥反應和疾病傳播等并發癥，尤其是降低了移植物的骨誘導性和骨傳導性。

目前支架材料有生物活性磷酸鈣陶瓷、磷酸鈣骨水泥(CPC)、羥基磷灰石(HA)、珊瑚、石膏；聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)；膠原、脫鈣骨基質(DBM)、纖維蛋白凝塊(FC)等。而理想的骨基質材料應具備以下幾個條件:(1)良好的生物相容性,在植入體內以后,無論其本身或其降解產物都應對機體無毒副作用,不會產生炎癥反應,不會引起宿主的移植排斥反應。(2)材料的降解速率必須與新骨的生成速率相匹配，材料完成支架作用后,可被完全吸收。(3)具有孔隙率至少達90％以上的三維立體結構和一定的堅韌性,為組織細胞提供高比率的接觸表面積和生長空間。(4)材料不僅能維持細胞形態和表型,而且能促進細胞粘附、增殖,誘導組織再生。雖然目前研究的多孔陶瓷材料、高分子材料及其他們的復合材料等能夠作為有潛力的骨移植支架材料，但是它們均存在種種弊端，尤其是不能滿足承重部位骨組織修復的要求。近幾年來，三維多孔結構的金屬支架的潛在應用吸引了越來越多的研究者的注意力，三維多孔結構的金屬支架被認為一種很有前景的骨移植材料而廣泛應用于骨科和牙科領域。和陶瓷、聚合物材料相比，金屬因其較高的機械強度和斷裂韌性而適合承重部位的應用。在眾多金屬材料中，鈦及其合金因其良好的生物相容性、生物安全性、良好的機械特性以及耐腐蝕性等優點而被廣泛應用。

但鈦金屬作為支架材料，同樣具有生物活性較低的問題，因此，目前已開展眾多基于材料本身的改性及種子細胞及骨生成和吸收相關的生長因子的復合的研究。材料本身改性主要依靠理化因素的處理，包括酸堿處理，電磁及氧化還原的方式引入其他元素以期待提升支架的生物活性。這些方法在支架制備過程中即較為復雜，且均一性難以得到控制。而種子細胞是組織工程化骨的關鍵問題。理想的種子細胞具有取材容易,對機體損傷??；體外擴增容易，表達穩定；植入體內無免疫排斥，具有成骨較強能力，而無致瘤性。目前研究較多的有成骨細胞、骨髓基質細胞、間充質干細胞、脂肪干細胞及胚胎干細胞等。但是對于金屬支架而言，較低的細胞攜帶率仍是阻礙其進一步發展的瓶頸。至于生長因子，目前發現認識的骨生成相關的有骨形態發生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMP)、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、類胰島素生長因子(insulin-like growthfactor,IGF)、堿性成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factorFGF)、血小板衍生因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、血管內皮細胞生長因子(vascu2larendothelial growth factor,VEGF)等。但是生物活性因子存在免疫排斥、病原體傳播、過敏反應、潛在致腫瘤、致畸形可能性，生物安全性得不到保證，而且臨床級的rhBMP-2、TGF-β等生物因子往往需要進口，且價格昂貴，每毫克的采購價就達到近千美元。

綜上所述，開發出一種結構簡單可靠，力學強度合適，手術植入方便，對人體創傷小，低成本、可誘導骨長入的組織工程化骨以行骨缺損的修復治療對我國的衛生事業發展、對建設創新性國家都有重要的現實意義。